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        鴨綠江2010年大洪水及梯級水庫的防洪作用分析

        2010-08-08 07:20:12王鐵鋒馬雪梅
        東北水利水電 2010年12期

        王鐵鋒,俞 宏,馬雪梅

        (中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 130021)

        1 暴雨洪水及特點(diǎn)

        1.1 天氣特點(diǎn)

        鴨綠江流域暴雨多發(fā)生在6—9月份,洪水由暴雨形成,且以7,8月份出現(xiàn)的次數(shù)最多,且量級大。2010年汛期鴨綠江流域發(fā)生了6場強(qiáng)降水過程。

        2010年汛期,由于西北太平洋副熱帶高壓位置異常偏西,主體偏北,副高脊線持續(xù)穩(wěn)定在30°N左右,控制范圍較大,加之冷空氣活躍,冷渦和高空槽系統(tǒng)頻繁東移,與副高后部西南暖濕氣流交匯,產(chǎn)生強(qiáng)烈降雨天氣過程,導(dǎo)致鴨綠江流域大洪水頻繁發(fā)生。

        1.2 暴雨洪水特性

        2010年鴨綠江流域洪水具有降雨范圍廣、量級大、高水位洪水歷時(shí)長、洪水過程重復(fù)出現(xiàn)等特點(diǎn)。

        1)7月19日17時(shí)至7月22日8時(shí),受高空槽和副高邊緣西南暖濕氣流的共同影響,鴨綠江流域出現(xiàn)強(qiáng)降水過程。暴雨高值區(qū)在鴨綠江支流朝鮮側(cè)禿魯江流域,水豐庫水位3 d時(shí)間上漲5 m。

        2)7月26日8時(shí)至27日8時(shí),受低壓、切變線及西南暖濕氣流共同影響,鴨綠江中游降大雨,暴雨中心在丹東的太平哨站,達(dá)248 mm。

        3)7月30日至8月1日,受高空槽及副高邊緣西南暖濕氣流的共同影響,鴨綠江中上游降大到暴雨,暴雨中心在臨江市,4 h降雨量達(dá)到145 mm。水豐庫水位達(dá)116 m,主壩開始溢流,水豐日平均入庫流量13 900 m3/s,超過4年一遇洪水。

        4)8月7日20時(shí)至10日8時(shí),受冷渦、地面低壓和西南暖濕氣流的影響,流域內(nèi)再次普降大到暴雨,最大點(diǎn)雨量為蒲石河毛甸子站,累計(jì)降雨量為313 mm。

        5)8月19日8時(shí)至21日8時(shí),受副熱帶高壓及冷渦共同影響,鴨綠江出現(xiàn)強(qiáng)降雨過程。暴雨中心在鴨綠江下游蒲石河、云 愛河,最大點(diǎn)雨量為蒲石河砬子溝站,最大12 h降雨量560 mm,累計(jì)降雨量達(dá)631 mm。水豐最大日平均入庫流量12 500 m3/s,最高庫水位達(dá)120.79 m,丹東市洪峰流量達(dá)28 000 m3/s。

        6)8月26日8時(shí)至29日20時(shí),受副高后部切變影響,鴨綠江降暴雨到大暴雨,最大點(diǎn)雨量為鴨綠江草河站,累計(jì)降雨量為247 mm。

        2 梯級水庫實(shí)際調(diào)度及削峰情況

        鴨綠江干流建有云峰、渭源、水豐、太平灣水電站,在右側(cè)支流渾江上建有桓仁、回龍山等電站,上游朝方支流尚建有多座引水工程,以下對云峰、桓仁、水豐3座水庫在4場較大洪水中的實(shí)際調(diào)度及削峰情況進(jìn)行分析。

        水豐水庫正常運(yùn)用情況下,庫水位達(dá)到正常蓄水位123.3 m,開啟主壩閘門泄洪;水位達(dá)到125 m,開啟副壩閘門泄洪(中朝理事會(huì)1966年決議)。2009年8月,水豐水電站防洪設(shè)施改造工程開工建設(shè),施工期根據(jù)《水豐水電站金屬結(jié)構(gòu)和安全監(jiān)測改造工程施工期水庫調(diào)度運(yùn)用方案》進(jìn)行調(diào)度,即水豐電廠及下游的中方或朝方的兩個(gè)電廠全部水輪發(fā)電機(jī)組滿發(fā)電放流,當(dāng)水位達(dá)到堰頂高程116 m,主壩26個(gè)溢流孔全部自由溢流。

        2010年7月下旬,受暴雨影響,上游渭源、江界、云峰、桓仁等水庫陸續(xù)泄洪,水豐庫水位持續(xù)上漲,8月2日5時(shí)30分,水豐水位到達(dá)116 m,大壩開始溢流,于8月4日下午15時(shí),水豐副壩開啟3孔閘門開始泄洪,8月6日9時(shí),水豐副壩閘門全部關(guān)閉。

        鴨綠江流域2010年各場洪水,梯級水庫調(diào)度及削峰情況見表1。

        表1 2010年各場洪水水庫調(diào)度及削峰情況表

        從表1中可以看出,這4場較大洪水中,梯級水庫平均削減洪峰流量約50%,水豐水庫削減洪峰33%~89.5%。

        3 水豐水電站防洪設(shè)施改造工程施工期對下游防洪影響分析

        3.1 施工期洪水調(diào)度及洪水組成情況分析

        水豐水庫主壩開始溢流時(shí)間為8月2日。8月4日15時(shí),水豐副壩開啟3孔閘門開始泄洪,8月6日9時(shí),水豐副壩閘門全部關(guān)閉,副壩溢流量約0.41×108m3。截止到2010年9月20日,水豐主壩的溢流流量仍達(dá)到1350 m3/s,累計(jì)溢流量 125×108m3。

        8月下旬丹東地區(qū)的強(qiáng)降水形成的大洪水,使朝方新義州受災(zāi)嚴(yán)重,8月21日9時(shí)30分丹東市洪峰流量28 000 m3/s,從丹東洪峰流量組成分析,上游荒溝水文站21日6時(shí)洪峰流量12 800 m3/s,占丹東洪峰流量的45.7%,支流叆河梨樹溝站21日4時(shí)洪峰流量12 200 m3/s,占丹東洪峰流量的43.6%,水豐21日1時(shí)(按照9 h洪水傳播時(shí)間,相應(yīng)于丹東洪峰出現(xiàn)時(shí)間)入庫流量8 460 m3/s,庫水位117.8 m,相應(yīng)出庫流量為2 330 m3/s(含發(fā)電),出流量僅占丹東洪峰流量的8.3%,水豐的出庫流量并不大,當(dāng)水豐洪峰到達(dá)丹東時(shí),丹東的洪峰已經(jīng)過去2 d,未形成不利于丹東市防洪的組合。

        3.2 若水豐水庫正常運(yùn)用洪水情況分析

        在正常運(yùn)用情況下,根據(jù)水庫調(diào)度運(yùn)用原則,水位達(dá)到正常蓄水位123.3 m時(shí)開啟閘門泄洪,按水庫實(shí)際溢流量推算,則8月10日至8月11日應(yīng)開啟閘門,比實(shí)際溢流晚9~10 d開啟閘門。

        從2010年汛期水豐大壩實(shí)際溢流過程看,由于改造工程施工,自8月2日到8月20日期間,水豐自由溢流量已經(jīng)超過40×108m3。水豐水庫從116 m到123.3 m的庫容差為25.5×108m3,如果水豐水庫按正常運(yùn)用調(diào)度,庫水位在8月20前已經(jīng)到達(dá)123.3 m,即到大洪水來臨前,已開啟閘門泄洪,相應(yīng)最大泄流流量為7 430 m3/s,比當(dāng)時(shí)實(shí)際泄流流量(1 300 m3/s)大 6 130 m3/s。

        由此可見,由于水豐水電站防洪設(shè)施改造工程施工,無閘門控制,相當(dāng)于提前預(yù)泄,騰出防洪庫容25.5×108m3,使得洪水來臨前,水豐水庫的庫水位在118 m以下,減少了大洪水時(shí)的下泄流量,減輕了下游丹東和新義州的防洪壓力,水豐水庫防洪作用顯著。

        4 結(jié)語

        1)2010年汛期,由于西北太平洋副熱帶高壓位置異常偏西,致使鴨綠江流域連續(xù)普降暴雨,大洪水頻繁發(fā)生,給防汛工作帶來了較大壓力。

        2)在歷次的大洪水考驗(yàn)中,流域內(nèi)的梯級水庫不同程度上發(fā)揮了積極的作用,據(jù)統(tǒng)計(jì),3座大型水庫在4次洪水中,梯級水庫平均削減洪峰流量約50%,水豐水庫削減洪峰33%~89.5%。

        3)水豐水電站防洪設(shè)施改造工程施工期間溢洪道自由溢流,不能啟閉閘門控制調(diào)洪,但是針對2010年較大的來水量,提前長時(shí)間的自由溢流,相當(dāng)于預(yù)泄降低庫水位,增加了調(diào)洪庫容25.5×108m3。丹東10821洪水,水豐實(shí)際出庫流量較有閘門控制時(shí)出庫流量減少6 130 m3/s,未形成不利于丹東市防洪的組合。

        4)鴨綠江支流叆河三灣水庫正在建設(shè)中,為緩解丹東市防洪壓力,建議在該水庫工程任務(wù)中,增加防洪功能。

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